基于VR技術(shù)的文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

趙睿

摘? 要： 為了提高文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫的數(shù)字化展示能力，提出一種基于Unity3D和VR技術(shù)的文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)建立在嵌入式的Visual C+開發(fā)軟件技術(shù)上，結(jié)合Vega Prime進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)，采用視景仿真技術(shù)進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的視景模擬。系統(tǒng)主要包括的文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫模塊有：信息采集模塊、數(shù)據(jù)庫模型、文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫的3D重構(gòu)模塊、視景仿真模塊等。采用VR程序加載方法進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的VR設(shè)計(jì)，采用3ds MAX軟件進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的三維實(shí)體模型構(gòu)建和場景渲染，實(shí)現(xiàn)文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明，采用該方法進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)設(shè)計(jì)的輸出穩(wěn)定性較好，文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示能力較強(qiáng)。

關(guān)鍵詞： 文創(chuàng)產(chǎn)品; 三維動畫展示; 系統(tǒng)設(shè)計(jì); VR技術(shù); 視景模擬; 仿真分析

Abstract： A design method of cultural and creative product 3D animation display system based on Unity3D and VR technology is proposed to improve the digital display ability of cultural and creative product 3D animation. The 3D animation display system of cultural and creative product products is built based on the embedded Visual C+ development software technology. The virtual reality design of the 3D animation display system of cultural and creative product is conducted in combination with Vega Prime， and the visual simulation of the 3D animation display system of cultural and creative product is carried out by means of the scene simulation technology. The system mainly includes the cultural and creative product 3D animation module： information acquisition module， the database model， 3D reconstruction module of cultural and creative product 3D animation and the scene simulation module and so on. The VR design of the cultural and creative product 3D animation? modules are display system of cultural and creative product is carried out by means of VR program loading method， and the 3D solid model construction and scene rendering of the 3D animation display system of cultural and creative product are carried out by using 3ds MAX software， so that the optimization design of the 3D animation display system of cultural and creative product is realized. The simulation results show that the cultural and creative product 3D animation display system has well output stability strong display ability.

Keywords： cultural and creative product; 3D animation display; system design; VR technology; visual simulation; simulation analysis

三維動畫展示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是建立在對文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示的多媒體信息開發(fā)和數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，采用人工智能的三維視景仿真和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[1]。在虛擬的軟件環(huán)境中進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示體驗(yàn)，提高文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示的視景仿真能力。進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫信息采集，在大數(shù)據(jù)信息處理環(huán)境下，提高文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示的信息融合和數(shù)字傳輸控制能力，提出基于Unity3D和VR技術(shù)的文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法[2]。首先，進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)構(gòu)建分析;然后，描述三維動畫展示系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境，結(jié)合視景仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維動畫展示系統(tǒng)的軟件開發(fā)設(shè)計(jì);最后，進(jìn)行仿真測試分析，得出有效性結(jié)論。

1? 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)構(gòu)架

為了實(shí)現(xiàn)對文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，首先進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)構(gòu)架分析。構(gòu)建文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示數(shù)據(jù)庫，結(jié)合三維圖像重構(gòu)和視景信息采樣方法進(jìn)行系統(tǒng)的子模塊開發(fā)和信息轉(zhuǎn)換控制[3?4]。文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系采用物聯(lián)網(wǎng)下的ZigBee組網(wǎng)體系設(shè)計(jì)，在嵌入式的BS總線調(diào)度下進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示的數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用交叉編譯和PCI總線協(xié)議進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的資源信息采樣，采用Multigen Creator軟件進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的實(shí)體模型構(gòu)建，在可視化的視景仿真模型下進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)開發(fā)和三維建模[5]。在文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的三維設(shè)計(jì)中，結(jié)合3D信息重構(gòu)和VR仿真技術(shù)，進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示的虛擬視景仿真。

文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)對文創(chuàng)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息加工和虛擬視景仿真，采用多媒體信息調(diào)度方法進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示。文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)建立在嵌入式的Visual C+開發(fā)軟件技術(shù)上，結(jié)合Vega Prime進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)，根據(jù)顯示列表中存儲的場景狀態(tài)信息進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的渲染和指令加載。將場景數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)（如模型多邊形、紋理等）引入到文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)終端[6]，渲染至幀緩存，進(jìn)而在場景圖像數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的程序加載，使用層次結(jié)構(gòu)和屬性來描述文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫及實(shí)體模型，得到系統(tǒng)的程序加載模型如圖1所示。

2? 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境描述

采用ISA/EISA/Micro Channel擴(kuò)充總線進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示的指令加載，結(jié)合離散分布式控制方法進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示的嵌入式模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和嵌入式技術(shù)進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)，基于IEEE 488.2標(biāo)準(zhǔn)下Bus總線，進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示集成智能控制[7]，采用MultiGen Creator軟件進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的實(shí)體模型構(gòu)造。MultiGen Creator專門創(chuàng)建用于視景仿真的實(shí)時三維模型，選擇網(wǎng)格結(jié)構(gòu)進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示的全區(qū)域網(wǎng)格設(shè)計(jì)，在4個頂點(diǎn)中構(gòu)建文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示區(qū)域。這些頂點(diǎn)會形成一個四邊形來代替兩個三角形，得到文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的實(shí)體模塊生成過程如圖2所示。

在虛擬的文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫環(huán)境中，進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境分析，設(shè)計(jì)的文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)分為三維信息采樣模塊、3D信息重構(gòu)模塊以及文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫的數(shù)字交互模塊。文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)采用嵌入式設(shè)計(jì)技術(shù)，結(jié)合PCI總線調(diào)度和Unity3D仿真實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的主機(jī)信息傳輸控制，實(shí)現(xiàn)文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的智能模式監(jiān)測，在嵌入式的Linux開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行系統(tǒng)軟件開發(fā)[8]。

3? 系統(tǒng)軟件開發(fā)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

采用視景仿真技術(shù)進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的視景模擬，主要包括三維動畫信息采集模塊、數(shù)據(jù)庫模型、3D重構(gòu)模塊、視景仿真模塊等[9]，采用VR程序加載方法進(jìn)行VR設(shè)計(jì)，用Creator的Terrain菜單模塊進(jìn)行組件配置[10]，如圖3所示。

創(chuàng)建模型數(shù)據(jù)庫，采用相鄰LOD間的三維變形（Morphing）技術(shù)生成文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的幾何模塊[11?12]，實(shí)現(xiàn)文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示的紋理渲染。

使用Vega Prime編輯器進(jìn)行三維程序加載，將文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫物體用多種不同的精度表示[13]，并根據(jù)觀察點(diǎn)位置的變化而選擇不同文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫的渲染模塊[14]，構(gòu)建文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示空間分布模型。根據(jù)上述分析，實(shí)現(xiàn)文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4? 仿真測試分析

通過仿真實(shí)驗(yàn)測試本文設(shè)計(jì)的文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的性能，創(chuàng)建GeneratorFFT和ObserverCentered兩個類實(shí)例進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫渲染和輸出總線控制，使用Vega Prime視景仿真平臺進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示平臺開發(fā)[15]，得到文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫渲染輸出如圖4所示。

采用3ds MAX軟件進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的三維實(shí)體模型構(gòu)建和場景渲染，實(shí)現(xiàn)文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示，輸出結(jié)果如圖5所示。分析圖5得知，本文方法能有效實(shí)現(xiàn)文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示，并且進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)設(shè)計(jì)的輸出穩(wěn)定性較好，文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示能力較強(qiáng)。

5? 結(jié)? 語

本文提出一種基于Unity3D和VR技術(shù)的文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。該系統(tǒng)主要包括的文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫模塊有：信息采集模塊、數(shù)據(jù)庫模型、文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫的3D重構(gòu)模塊、視景仿真模塊等。結(jié)合Vega Prime進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)，根據(jù)顯示列表中存儲的場景狀態(tài)信息進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的渲染和指令加載，以及三維實(shí)體模型構(gòu)建和場景渲染，實(shí)現(xiàn)文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。研究得知，采用本文方法進(jìn)行文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示系統(tǒng)設(shè)計(jì)的輸出穩(wěn)定性較好，文創(chuàng)產(chǎn)品三維動畫展示效果較好。

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